步履式顶推钢箱梁跨高速公路施工技术

籍磊JI Lei

（中铁九局集团第一建设有限公司，苏州215200）

1 工程概况

焦作至唐河高速公路方城至唐河段3 标段起点里程K52+330，路线进入唐河县境后，向南偏西走向，跨泌阳河，路线继续向南，于杨岗东跨沪陕高速G40，设王庄枢纽互通；经绳庄西，于阚庄东跨G312，设井楼互通，路线继续向南，于小周庄东南跨三夹河，线路在K77+110 处与四标段起点相接，到达标段终点，线路全长24.78 公里。

王庄枢纽互通主线跨沪陕高速桥钢箱梁，跨径布置为（40+65+40）m，桥宽17.01m，为等宽结构，平面位于直线上，钢箱梁采用连续等高梁，梁高2.8m，悬臂长度2.56m，悬臂根部厚度700mm。钢箱梁支座均为正交布置，横向间距8.1m。

2 工程技术特点

采用顶推和吊装结合方式安装钢箱梁，由于钢箱梁跨高速公路，限制了临时支墩设置和吊车作业，因此在37~38 号墩跨沪陕高速公路既有线部分采用顶推方实现钢箱梁就位。

其特点是：顶推过程平稳，无冲击，设备自带纠偏功能，纠偏便捷；整个顶推施工不干扰既有线运行，且不占用高速路同行车道及隔离带。

3 步履式顶推设备配置及工作原理

3.1 设备配置

钢箱梁安装采用整体多点顶推方式，沿桥方向布置顶推设备，顶推施工时在每个顶推墩上布设1 台顶推装置进行顶推，本桥共20 套顶推设备同时顶推。

3.2 步履式顶推施工原理

步履式多点顶推工作原理是利用“顶”、“推”的两个步骤交替进行，先将整体钢箱梁托起；再向前托送；之后将钢箱梁置于桥墩临时结构上；顶推油缸缩缸到底，继续实现下一个循环。通过往复顶推步骤的循环，最终将钢箱梁送到预定的位置。

4 施工工艺流程及关键技术

4.1 施工工艺流程

总工艺流程：搭设顶推支墩及搭设拼装平台——吊装钢箱梁节段和导梁——顶推钢箱梁节段至桥位并落梁安装完毕——吊装其他节段——涂装，成桥。

4.2 施工准备

4.2.1 场地清理准备

根据工程施工现场地物、地貌及本工程工期要求，施工工法和结合现场条件，现场将采用220t 汽车吊进行正面吊装。因此对施工场地有需做相应基础准备。支架和顶推支墩下部路面根据其混凝土基础布置进行硬化，施工作业区和支架搭设区硬化要求均不得低于200kPa。

4.2.2 支架设计

根据钢梁吊装和顶推工艺，分段重量及现场实际情况，现场临时支架分为吊装支架和顶推支架。

临时支架立柱采用φ478×10 的立柱和16 槽钢的斜撑和横撑组成，分配梁用三拼的32a 工字钢组成，加强结构的整体稳定性，支架基础采用预制混凝土块。

顶推支墩由四根钢管桩构成，选用外径630mm，壁厚12mm 的钢管设置临时墩，斜撑和横撑采用2 拼C20a 槽钢，支墩上焊接垫梁用于放置顶推仪器，基础预埋800×800×20 钢板与钢管柱焊接。

4.2.3 临时支架主要施工步骤

①平整场地，按照地基承载力要求对地基进行处理。对于普通段支架基础可采取压实、换填、浇筑素混凝土垫层等方式进行地基处理，对于加强段支架基础如上述方式难以达到要求，可采用水泥搅拌桩进行地基加固。

②施工扩大基础，支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土，注意预埋立柱预埋钢板。

③通过计算，临时支架基础地基承载力不小于180kPa，在制作扩大基础前，对地基进行夯实处理，并用动力触探仪进行测量，达到设计要求之后再进行混凝土浇筑。

④预压完成后安装立柱钢管及纵横向联接系，然后安装型钢分配梁及梁底调节块。立柱钢管与基础预埋钢板、型钢分配梁与柱顶、调节块底部与型钢分配梁均需要焊接牢固。

⑤箱梁在吊装前计算箱梁线形标高，为防止箱梁吊装之后地基下沉以及支架弹性变形产生的位移，调节管增加15～20mm，在箱梁全部吊装完成之后进行标高复测，通过调节管的标高来控制箱梁的拼装线形。

⑥钢箱梁施工完毕，拆除所有拼装支架。

4.2.4 临时支架预压方案

为了减小地基沉降、支架间隙及支架非弹性变形对箱梁线形的影响，由于支架结构不是满堂支架，受结构限制支架采用调节管补偿法来保证箱梁的线形。

①通过计算，临时支架基础地基承载力不小于180kPa，在制作扩大基础前，对地基进行夯实处理，并用动力触探仪进行测量，达到设计要求之后再进行混凝土浇筑，尽量减少地基沉降对箱梁线形的影响；

②吊装箱梁前在支架分配梁上安装调节管，调节管顶部标高比设计标高高2cm，用于调节箱梁高程；

③吊装箱梁，用全站仪及水准仪复测箱梁轴线和高程；

④根据复测结果，调整箱梁高程及轴线；如果箱梁高程高于设计高程，用割刀修改调节管高度，从而降低箱梁高程，如果箱梁高程低于设计高程，在分配梁上放置千斤顶，将箱梁顶至设计标高，并将箱梁固定。

4.2.5 钢箱梁节段连接

钢梁的胎架应搭设在刚性的基础上；钢梁各节段焊接前应采取必要的措施调整对接处的断面转角，以保证钢梁的整体线形；临时支架上的支点应设置在钢梁纵、横向板件的交汇处，以避免钢梁产生局部塑性变形。临时支架在吊装钢梁前应设法消除非弹性，并严格控制临时支点的标高。

4.2.6 顶推设备选用

①设备参数如下：BL720 设备，长 2950mm，宽1568mm，高1110mm，竖向顶升力720 吨，纵向水平推力100 吨，横向水平推力160 吨，竖向顶升行程250mm，纵向平推行程300mm，横向平推行程±50mm，油缸最大压力30MPa。顶推速度50mm/min。泵站系统总功率55kW。

②顶推设备及垫梁。顶推设备布置在临时墩中心位置，负责钢箱梁的起顶、纵移顶推。同时带有顶推时横向限位功能。

顶推设备具有一定的竖向调节能力（不小于200mm）及水平纠偏能力（不小50mm）。施工时采用步履式平移顶推设备进行顶推。

步履式平移顶推系统主要包括滑动面结构、上部滑移结构、下部支撑结构、支撑油缸、横向调整油缸、顶推油缸，通过计算机控制和液压驱动来实现组合和顺序动作，以满足施工要求。

③导梁的组成。导梁由二片主梁及三道横撑组成，导梁总长35m，其中等高度段长10m，变高度段长25m，分别与主梁2 个中腹板相连，导梁腹板厚16mm，高度为2200mm～800mm，导梁的两片主梁间的横撑均为Φ170×5mm 钢管。导梁材质为Q345 钢材。考虑到施工过程中导梁的下挠，为保证导梁很好的上临时支墩，导梁前段设计为双层台阶的阶梯状。并且导梁与箱梁连接处边缘呈1 度角度上翘，以满足线型要求。导梁与钢箱梁连接见示意图1。

图1 导梁与钢箱梁连接示意图

4.3 施工操作要点

4.3.1 横向吊装顺序

220t 吊车在道路中心线左侧吊装横向节段2-3；220t吊车在道路中心线右侧吊装横向节段4-5；220t 吊车在左右两侧吊装横向节段1，节段6，节段吊装见示意图2。

图2 节段吊装示意图

4.3.2 主线顶推施工步骤

步骤一：

①在36 号~37 号墩和38 号~39 号墩之间设置临时支架，安装37 号墩和38 号墩部分临时支架，37 号墩顶设置顶推平台。②对支架施加箱梁的120%的自重进行预压消除支架在施工过程中产生的非弹性变形。顶推平台示意图见图3。

图3 顶推平台示意图

步骤二：

①36 号墩顶推平台上分别吊装27~38 节段，将各节段焊接成整体。

②38 节段前端安装导梁，安装36~37 号墩顶部的滑道，横向限位装置和项推千斤顶装置，必要时在前方设置牵引索和电机牵引。

③顶推和牵引27~38 节段前进，注意在顶推的过程中调整线型。导梁与27~38 节段前进见示意图4。

图4 导梁与27~38 节段前进示意图

步骤三：

①36 号墩顶推平台上分别吊装22~26 节段，将吊装节段及先前节段焊接成整体。

②顶推和牵引整个梁段前进，注意在顶推的过程中调整线型。22~26 节段、27~38 节段与导梁前进见示意图5。

图5 22~26 节段、27~38 节段与导梁前进示意图

步骤四：

①36 号墩顶推平台上分别吊装16~21 节段，将吊装节段及先前节段焊接成整体。

来院就诊的患者全部进行视力检查；裂隙灯、非接触式眼压计、卓比安滴眼液常规散瞳间接检眼镜、FFA等各项检查。

项推和牵引整个梁段前进，注意在顶推的过程中调整线型。加装16~21 节段顶推示意图见图6。

图6 加装16~21 节段顶推示意图

步骤五：

①36 号墩顶推平台上分别吊装10~15 节段，将吊装节段及先前节段焊接成整体。

②顶推和牵引整个梁段前进，注意在顶推的过程中调整线型。

③注意压重保持平衡。

步骤六：

①顶推和牵引整个梁段前进至最大悬臂状态。

图7 10~38 与导梁顶推前进示意图

步骤七：

①项推和牵引10~ 38 整个梁段就位。

②调整各梁段之间的相对线型达到设计线型。

③拆除顶推和牵引装置及导梁。10~38 梁段就位见示意图8。

图8 10~38 梁段就位示意图

步骤八：

①在36 号~37 号墩之间的临时支架上吊装7~9 节段，在38 号~39 号墩之间的临时支架上吊装39~42 节段，拆除36 号墩靠近方城的满堂支架。

②调整各梁段之间的相对线型。

③各梁段之间的相对线型达到设计线型后，进行各相邻梁段间接缝的焊接。

步骤九：

①在36 号~37 号墩之间的临时支架上吊装1~6 节段,在38 号~39 号墩之间的临时支架上吊装43~49 节段。

②调整各梁段之间的相对线型。

③各梁段之间的相对线型达到设计线型后, 进行6、7和 42、43 梁段间接缝的焊接。1~6 节段、43~49 节段吊装就位见示意图9。

图9 1~6 节段、43~49 节段吊装就位示意图

步骤十：

①拆除所有临时支架。

②钢箱梁工地现场焊接的位置进行除锈涂装，其他部分的涂装进行检查，修补。

③进行桥面铺装及防撞护墙、栏杆的施工，全桥主体工程完工。全部节段就位拆除支架见示意图10。

图10 全部节段就位拆除支架示意图

4.3.3 顶推到位控制

为防止顶推到位时，出现顶推过头现象，须采取如下措施：

①在顶推端头设置限位支架，作为顶推到位的依据和限位措施；

②在顶推到位前1m 处，停止连续顶推作业，使用点动操作，每次向前顶推20cm，并进行观测。

③控制顶推到位时机，防止温差导致梁段移位。

5 结束语

王庄枢纽跨沪陕高速桥梁施工中采步履式顶推技术，既能就地控制，也能远程遥控。每个主桥墩、临时墩上各配置1 个现场控制器，同步控制全部顶推工作千斤项，实现钢箱梁平稳跨越高速公路就位的目的。

为了防止钢箱梁在顶推过程中发生横向偏移，在每次顶推行程完成后检查钢箱梁是否发生偏移。当中央控制系统检测到钢箱梁梁体发生偏移或工作人员发现偏移后，会根据偏移情况决定要纠偏的步履机号，由于每台步履机都配置有两个横向纠偏顶，可以对各种情况下的偏移进行调整。